Arecibo (y 2): Una ventana abierta al Universo

Sánchez Ron cierra su viaje al Observatorio de Arecibo comentando algunos de sus trabajos más importantes. En sus instalaciones se han identificado, entre otros logros, asteroides de diámetro inferior a 50 metros, y también algunos en torno a los cuales orbitan dos o tres satélites.

La semana pasada expliqué las razones por las que Estados Unidos decidió, a finales de la década de 1950, construir un gran radiotelescopio para estudiar la ionosfera. Tomada la decisión, la siguiente cuestión era establecer dónde. Cuatro eran los requisitos que debía cumplir el lugar elegido: el primero estar en la zona intertropical terrestre, esto es, en la banda centrada en la eclíptica (el plano en el que tiene lugar el movimiento de la Tierra alrededor del Sol), para que todos los planetas del Sistema Solar pasasen por encima del radiotelescopio. Esta condición era importante, ya que debido al tamaño que se requería para el disco, una superficie esférica de 305 metros de diámetro, era imposible fabricar una instalación que permitiese su movimiento, para orientarlo en una u otra dirección: el disco debía quedar fijo y estar orientado hacia el cénit. Su tamaño era muy importante para poder recoger, en unos pocos minutos, la radiación suficiente para realizar un análisis adecuado, a diferencia de otros radiotelescopios más pequeños que necesitaban de varias horas. En cuanto a las características del lugar, se pensó en una cuenca natural de aproximadamente el tamaño del disco, para reducir los costos de construcción, al no ser así necesario excavar un gigantesco agujero.

Las otras tres condiciones para el sitio eran: un clima razonable para la observación, acceso fácil y estar ubicado en un país políticamente estable. Mediante reconocimiento aéreo, Donald Belcher, un profesor de Ingeniería de Cornell (que en 1953 había participado en las tareas de selección de una ubicación para la nueva capital de Brasil, Brasilia) encontró lugares adecuados en Hawái, México, Cuba, San Salvador, Guatemala y Puerto Rico. Este último, un Estado Asociado de Estados Unidos, y en particular Arecibo, fue el lugar escogido. Su topografía, montículos de piedra caliza entrelazados, como si se tratase de una caja de huevos, formaba la cuenca perfecta para ubicar el disco reflector.

La construcción comenzó en 1961, finalizando en 1964. El disco estaba formado por paneles apoyados en pequeñas columnas que los mantienen a distancia del suelo, mientras que la antena, que cuelga de una plataforma suspendida en el aire, a 150 metros de altura, sujeta por 18 cables a tres torres de hormigón armado, se podía situar en el correspondiente punto focal del disco reflector, de modo que pudiesen interceptar las señales reflejadas, desde direcciones diferentes, por la superficie esférica del disco. El diseño de la antena se ha ido mejorando a lo largo de los años y la actual es conocida como “Domo Gregoriano” (nombre que no procede de ningún papa ni de la música, sino que fue elegido en honor de James Gregory, uno de los matemáticos más distinguidos del siglo XVII y el primer catedrático de Matemáticas de la Universidad de San Andrews; más tarde lo fue de Edimburgo). Después de ser traducidos a un formato digital, los mensajes cósmicos de radio recibidos terminan su viaje en la pantalla de un computador.

La inauguración oficial del radiotelescopio tuvo lugar el 7 de abril de 1964. No es exagerado decir que entonces se abrió una nueva ventana a la exploración del Universo. Pronto se logró observar Mercurio, encontrándose que su periodo de rotación no era de 88 días, como se suponía, sino de 59. A pesar de esto, no tardó en llegarse a la conclusión de que era necesario mejorar las instalaciones para operar a frecuencias superiores a los 430 megahercios (longitud de onda de 70 centímetros) que mencioné la semana pasada. Se propuso entonces un radar de 2.380 MHz (12,6 cm), que permitía estudiar no sólo la Luna y los planetas más cercanos (Mercurio, Venus y Marte) sino también los más lejanos Júpiter y Saturno, así como atravesar la densa atmósfera que oculta la superficie de Venus: cuanto menor es la longitud de onda, mayor es la capacidad de observar detalles. Asimismo fue necesario mejorar la superficie del disco. Mientras que para la frecuencia original bastaba con que la geometría del disco no se desviase de una esfera perfecta en más de 3 centímetros, ahora la desviación máxima no podía superar los 3 milímetros. Los antiguos paneles se sustituyeron por 38.778 paneles de aluminio de 1x2 metros de tamaño, con un peso total de 350 toneladas. Cada panel está perforado de manera que pasa a través de ellos el 44 % de la radiación solar y el agua de la lluvia, lo que permite que crezca la vegetación debajo del disco, controlándose así la erosión del suelo y asegurando la estabilidad de la estructura.

El nuevo radiotelescopio se inauguró oficialmente en noviembre de 1974. Durante la ceremonia, se emitió un mensaje de tres minutos dirigido hacia el cúmulo estelar M13, en el que se incluía información cifrada sobre la humanidad y nuestro Sistema Solar. Lo diseñó quien entonces era director del Observatorio, Frank Drake, uno de los científicos que más se ha distinguido en lo que se conoce como Programa SETI, siglas inglesas de “Búsqueda de Inteligencia Extraterrestre”. Con esas mejoras se logró lo que seguramente es el descubrimiento más importante realizado en Arecibo, por el que Joseph Taylor y Russell Hulse obtuvieron el Premio Nobel de Física en 1993: el descubrimiento en 1974 de un sistema estelar binario formado por un púlsar y una estrella de neutrones, que orbitan alrededor de un punto. Un púlsar es una estrella de neutrones que gira muy rápidamente emitiendo haces de ondas radio que se reciben en la Tierra como pulsos. En 1978, después de varios años de observaciones, pudo concluirse que el tiempo de llegada de las pulsaciones había variado, cambio que se explicó como debido a la emisión de ondas gravitacionales, confirmando de esta manera una de las predicciones de la teoría de la relatividad general (aunque esta confirmación se realizó de forma indirecta, no directamente como se ha hecho recientemente con LIGO). Por cierto, desde hace una década en Arecibo está activo un programa destinado a detectar ondas gravitacionales procedentes incluso de las primeras etapas de vida del Universo. Asimismo, en 1992 y como parte de la búsqueda de nuevos púlsares, Aleksander Wolszczan y Dale Frail encontraron el púlsar PSR B1257+12, en torno al cual orbitan dos planetas, el primer descubrimiento de planetas (exoplanetas) fuera del Sistema Solar. No se habrán recibido señales de vida inteligente en Arecibo, pero al menos sí se abrió allí una ventana para identificar planetas en los que esa vida puede existir.

En busca de todavía mayor capacidad para explorar el cosmos, se realizó una segunda mejora del radiotelescopio entre 1994 y 1999, instalándose una antena que funciona en el rango entre 300 MHz y 10 gigahercios (1 m-3 cm). Con esta capacidad se han puesto en marcha nuevos proyectos. Uno de ellos, que financia la NASA, es el de la búsqueda y seguimiento de asteroides, objetos reconocidos ya como un serio peligro potencial para la Tierra. En Arecibo se han identificado incluso asteroides de diámetro inferior a los 50 metros, y también algunos en torno a los cuales orbitan dos o tres satélites, como si fueran planetas. Entre los observados está el potencialmente peligroso asteroide 1999 JM 8, que tiene 6,4 kilómetros de diámetro y se encuentra a una distancia de la Tierra de 9 millones de kilómetros.

En definitiva, si van a Puerto Rico intenten visitar Arecibo. Como yo, no lo olvidarán.